從人才、科研和成本優(yōu)勢(shì)，看陜西半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展（1）

前言：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)早期包括集成電路、分立器件、光伏發(fā)電和LED照明等產(chǎn)業(yè)，由于光伏發(fā)電和LED照明產(chǎn)業(yè)的制造業(yè)特點(diǎn)和規(guī)模巨大，已獨(dú)立統(tǒng)計(jì)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)之外。現(xiàn)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)僅包括集成電路和分立器件，分立器件在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中占比很小，說(shuō)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基本等同于說(shuō)集成電路產(chǎn)業(yè)。本文敘述范圍是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，又想突出集成電路，所以采用了半導(dǎo)體集成電路一詞，特此說(shuō)明。

陜西是我國(guó)半導(dǎo)體集成電路技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的策源地，西安是設(shè)立國(guó)家集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)化基地的城市，是中國(guó)半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)版圖上的重要支點(diǎn)。近年來(lái)，由于各級(jí)政府的高度重視和大力支持，陜西半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)迅猛，發(fā)展勢(shì)頭良好。西安高校云集、科研院所林立、研發(fā)成本較低，具有發(fā)展半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)的人才、科研和成本的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展前景廣闊。本文對(duì)比深圳高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，就如何進(jìn)一步促進(jìn)陜西半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進(jìn)行一些粗淺的分析和思考。

集成電路(芯片)產(chǎn)業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，是支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保障國(guó)家安全的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)非常重視半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新，系統(tǒng)整機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快。從固網(wǎng)通信到移動(dòng)通信，從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)，再到云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等，芯片技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新為這些高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了核心支撐。我國(guó)一躍成為全球高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的國(guó)家，芯片消費(fèi)量全球的占比很大，芯片成為我國(guó)最大宗的進(jìn)口商品。但是，我們對(duì)半導(dǎo)體集成電路基礎(chǔ)研究和核心技術(shù)創(chuàng)新有所懈怠，逐步形成了對(duì)國(guó)外EDA軟件、制造工藝、關(guān)鍵設(shè)備和基礎(chǔ)材料等核心技術(shù)的依賴。

2018年中興事件開(kāi)始直到今天，美國(guó)挑起的對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)的科技戰(zhàn)，開(kāi)啟了一個(gè)極壞的先例。從全球范圍看，首先它嚴(yán)重破壞了半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)鏈“全球化分工協(xié)作”的良好局面。其次它使集成電路產(chǎn)業(yè)的重要性在全球范圍深入人心，促使中美歐日韓和中國(guó)臺(tái)灣都更加重視了芯片關(guān)鍵核心技術(shù)的研發(fā)和管控，更加重視了“去外國(guó)化”的產(chǎn)業(yè)鏈搭建，芯片產(chǎn)業(yè)鏈以往“全球化分工協(xié)作”的好日子短期將再難出現(xiàn)，有可能一去不復(fù)返了。從中美雙方來(lái)看，它雖然“卡”了我國(guó)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的“脖子”，但也嚴(yán)重傷害了美國(guó)及其盟友的半導(dǎo)體集成電路企業(yè)的利益。科技戰(zhàn)沒(méi)有贏家，它只會(huì)使我國(guó)半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)早日自強(qiáng)自立，逐步擺脫對(duì)國(guó)外技術(shù)的依賴。

我國(guó)已把發(fā)展自主可控的半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)提升為國(guó)家戰(zhàn)略。補(bǔ)短板、強(qiáng)弱項(xiàng)，發(fā)展國(guó)產(chǎn)替代已成為國(guó)家重大急需。大力加強(qiáng)人才培養(yǎng)，大力加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，大力加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)開(kāi)發(fā)已成為我國(guó)當(dāng)前和今后一段時(shí)期的重要任務(wù)。目前，全國(guó)各個(gè)半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)城市已形成了你追我趕的發(fā)展態(tài)勢(shì)，力爭(zhēng)為解決國(guó)家重大急需和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

從2000年開(kāi)始以來(lái)，我國(guó)芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展步入了快車道。國(guó)發(fā)18號(hào)文件發(fā)布，八個(gè)國(guó)家級(jí)集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)，“核高基”重大專項(xiàng)01和02專項(xiàng)實(shí)施，都為目前我國(guó)發(fā)展半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)打下良好基礎(chǔ)。二十年來(lái)，先有北京、上海和深圳等城市的集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)快速壯大，后有西安、合肥、長(zhǎng)沙、廈門、成都、南京等城市高度重視半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)，大力投入和奮起直追。目前已有20多個(gè)城市成為了半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)的重要聚集區(qū)。

西安近幾年半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)速度很快。僅從西安集成電路設(shè)計(jì)業(yè)的增速來(lái)看， 2016年增速為25.73%，增速全國(guó)排名第9位；2017年增速為114.57%，增速全國(guó)排名第1位；2019年增速為33.1%，增速全國(guó)排名第4位；2020年增速為49.4%，增速全國(guó)排名第5位。西安高校云集、科研院所林立、生活和研發(fā)成本較低，具有發(fā)展半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)的人才、科研和成本的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，陜西發(fā)展半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)的廣闊前景可以預(yù)期。

一、西安是國(guó)家“芯”版圖上的重要支點(diǎn)

西安是我國(guó)半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)源地。自1956年以來(lái)，西安就是我國(guó)半導(dǎo)體集成電路主要的教育、科研、試制基地之一。20世紀(jì)60年代，這里誕生了第一塊中小規(guī)模TTL電路；第一塊PMOS集成電路；第一臺(tái)PMOS中小規(guī)模集成電路微型計(jì)算機(jī)；第一臺(tái)單晶爐；西安交通大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、西北大學(xué)等院校組建了半導(dǎo)體微電子相關(guān)專業(yè)學(xué)科。20世紀(jì)70年代，這里誕生了第一塊MOS 1K動(dòng)態(tài)隨機(jī)存貯器；第一塊8/16位CPU和協(xié)處理器芯片；第一臺(tái)大規(guī)模集成電路16位微型計(jì)算機(jī)；第一套硅柵CMOS工藝、雙極電路工藝。20世紀(jì)80年代，這里誕生了第一塊N溝E/D4K靜態(tài)存貯器；率先引進(jìn)建設(shè)了3英寸大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線；西北工業(yè)大學(xué)、西安郵電學(xué)院設(shè)立了專用集成電路設(shè)計(jì)學(xué)科。20世紀(jì)90年代，這里誕生了第一塊10萬(wàn)像素的CMOS芯片；西安華西IC設(shè)計(jì)中心成立。進(jìn)入21世紀(jì)，這里誕生了第一塊帶浮點(diǎn)運(yùn)算的32位RISC CPU；第一塊具有高速并行運(yùn)算功能的32位RISC CPU。

西安是最早一批成立國(guó)家集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)化基地和國(guó)家集成電路人才培養(yǎng)基地的城市。西安有西安電子科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)三所高校獲得國(guó)家支持建設(shè)或者籌建國(guó)家示范性微電子學(xué)院。 

 圖1. 西安是國(guó)家“芯”版圖上的重要支點(diǎn)

2014年5月9日，三星(中國(guó))半導(dǎo)體有限公司的存儲(chǔ)器芯片項(xiàng)目竣工，主要生產(chǎn)14納米以及更先進(jìn)工藝的NAND閃存芯片。同時(shí)建設(shè)的封裝測(cè)試工廠搭建了完整的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器生產(chǎn)鏈。2018年3月28日，三星(中國(guó))半導(dǎo)體有限公司70億美元的存儲(chǔ)芯片二期項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)。該項(xiàng)目刷新了中西部最大外商投資記錄，也是我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)電子信息領(lǐng)域最大的外商投資高科技項(xiàng)目[4]。三星項(xiàng)目在西安落戶以來(lái)，已吸引了包括美國(guó)空氣化工、日本住友、韓國(guó)東進(jìn)世美肯等大批國(guó)內(nèi)外企業(yè)來(lái)西安發(fā)展，估計(jì)項(xiàng)目將帶動(dòng)100多家配套企業(yè)相繼入駐，直接或間接增加上萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位[2]。龍頭企業(yè)帶動(dòng)和產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的優(yōu)勢(shì)明顯。

圖2.總投資70億美元的三星存儲(chǔ)芯片二期項(xiàng)目在西安開(kāi)工(來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)圖片)

大尺寸集成電路硅單晶材料是我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的“卡脖子”項(xiàng)目，在該領(lǐng)域的突破對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)自主可控意義重大。西安奕斯偉硅產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目投資110億元，占地800余畝，項(xiàng)目致力于研發(fā)生產(chǎn)300mm(12英寸)硅片，建設(shè)月產(chǎn)能50萬(wàn)片、年產(chǎn)值約45億元。項(xiàng)目最終目標(biāo)是成為月產(chǎn)能100萬(wàn)片、年產(chǎn)值超百億元的12英寸硅材料頭部企業(yè)[9]。

圖3.西安奕斯偉硅產(chǎn)業(yè)基地

(來(lái)源：陜西省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì))

根據(jù)陜西省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2020年陜西省半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額為1236.2億元，同比增長(zhǎng)29%[6]。其中：

1.芯片設(shè)計(jì)業(yè)已有近百家設(shè)計(jì)企業(yè)，涵蓋通信、存儲(chǔ)器、物聯(lián)網(wǎng)、功率器件等眾多領(lǐng)域，最高設(shè)計(jì)水平達(dá)到7nm。全年銷售規(guī)模為140.7億元，同比增長(zhǎng)49.4%。

2.芯片制造業(yè)已有8家晶圓制造企業(yè)，其中三星(中國(guó))半導(dǎo)體有限公司在國(guó)內(nèi)十大芯片制造企業(yè)排名位居第一。晶圓制造最高水平為12吋14nm級(jí)存儲(chǔ)器晶圓制造。全年銷售規(guī)模為750億元，同比增長(zhǎng)43.1%。

3.芯片封裝測(cè)試業(yè)已有13家企業(yè)，主要封裝類型包括QFN、DFN、BGA、SiP等，產(chǎn)品包括先進(jìn)傳感器封裝、功率器件和智能功率模塊等，西安已成為西北地區(qū)重要的封裝測(cè)試產(chǎn)業(yè)聚集地，全年銷售規(guī)模為121億元，同比增長(zhǎng)4.7%。

4.芯片支撐業(yè)的企業(yè)數(shù)量超過(guò)70家。包括硅材、封裝預(yù)成型焊料、電子化學(xué)品、特種氣體、清洗液、制造和封裝測(cè)試設(shè)備等。在硅材料領(lǐng)域，陜西已形成從多晶生產(chǎn)、拉晶、切割、研磨、拋光等環(huán)節(jié)的完整工藝鏈。全年銷售規(guī)模為156億元，同比增長(zhǎng)1.5%。

5.分立器件業(yè)在功率器件方面，產(chǎn)品范圍從低壓功率器件、電力電子器件到激光功率器件，產(chǎn)品線完整、門類齊全。全年銷售規(guī)模為68.5億元，同比增長(zhǎng)7.2%。

圖4.陜西省半導(dǎo)體和集成電路產(chǎn)業(yè)近年發(fā)展情況

(來(lái)源：參考資料6)

未來(lái)西安半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)將努力發(fā)揮集群優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化資源，協(xié)同發(fā)展，大幅提高核心競(jìng)爭(zhēng)力，突破關(guān)鍵技術(shù)，在功率半導(dǎo)體、第三代半導(dǎo)體和以存儲(chǔ)器為代表的集成電路產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)下，推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)調(diào)發(fā)展，到2025年，全市半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模將有望突破2000億[7]。